基于子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合法識(shí)別橋面板柔度的理論和試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)中的一種常見形式，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)識(shí)別研究有著重要的意義。本文在總結(jié)之前研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)一塊實(shí)驗(yàn)室鋼-混凝土組合橋面板和一座鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行靜動(dòng)載試驗(yàn)及子結(jié)構(gòu)模態(tài)柔度識(shí)別研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)在理論上總結(jié)了兩種模態(tài)柔度計(jì)算方法，提出兩種模態(tài)識(shí)別方法在本質(zhì)上進(jìn)行模態(tài)柔度的求解是一致的。利用兩種方法相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，可以得到結(jié)構(gòu)的質(zhì)量歸一振型。同時(shí)，提出了利用分片測(cè)試獲取結(jié)構(gòu)整體模態(tài)柔

2、度的理論。其過程是對(duì)子結(jié)構(gòu)質(zhì)量歸一振型進(jìn)行拼接得到擴(kuò)充的整體振型，再利用拼接的振型計(jì)算結(jié)構(gòu)的整體柔度矩陣。
　　(2)對(duì)一混凝土板有限元模型和一實(shí)驗(yàn)室鋼-混凝土組合板進(jìn)行脈沖錘擊測(cè)試實(shí)驗(yàn)，表明單點(diǎn)輸入單點(diǎn)輸出(SISO)，單點(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出(SIMO)和多點(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出(MIMO)等方法均能較為準(zhǔn)確地獲取模態(tài)柔度系數(shù)，并能通過子結(jié)構(gòu)振型拼接的方法獲得與靜力方法相差很小的模態(tài)柔度矩陣。通過對(duì)一座實(shí)際橋梁的脈沖錘擊法分片測(cè)試，驗(yàn)證了該方

3、法在實(shí)際運(yùn)用的可行性。同時(shí)，進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試下的振型質(zhì)量歸一研究。通過有限元數(shù)值試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)表明，基于集中質(zhì)量矩陣假設(shè)，可以利用隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)柔度，其結(jié)果比實(shí)際結(jié)構(gòu)要柔。
　　(3)基于模態(tài)柔度方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究。首先，設(shè)計(jì)了支座剛度變化、連接件損傷和橫向支撐破壞這三種損傷工況用來模擬實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的損傷狀況。通過對(duì)比結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)柔度位移信息，成功實(shí)現(xiàn)了組合板的損傷識(shí)別。結(jié)果表明模態(tài)柔

4、度是極好的損傷指標(biāo)，其對(duì)損傷的敏感程度比頻率和振型大得多。其次，通過靜力加載造成試驗(yàn)板的靜力損傷，并利用模態(tài)柔度方法成功地識(shí)別出靜力損傷的位置和損傷程度。
　　(4)基于Strand7有限元軟件和Matlab應(yīng)用程序的API交互訪問技術(shù)對(duì)鋼-混凝土組合板結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模型修正。首先，比較了三種不同建模方式的鋼-混凝土有限元模型，結(jié)果表明殼-實(shí)體模型能夠很好地反映出組合結(jié)構(gòu)的真實(shí)靜動(dòng)力性能。然后，基于靜動(dòng)力數(shù)據(jù)對(duì)基準(zhǔn)模型的物理參數(shù)進(jìn)